JP2594864B2 - 地下トンネルの拡幅工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下トンネルの拡幅工法
に関し、さらに詳しく云えばトンネルで地下分岐・合流
等の部分で拡幅を必要とする場合の効率的で経済的な工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、道路トンネル等では、分枝・合
流部、非常駐車帯、急曲線部などで、一定断面を有する
トンネル一般部を拡幅する必要がある。そして、トンネ
ル一般部を拡幅するには、一定断面を有するトンネルの
構築に適したシールド工法等の非開削の工法では技術に
問題もあり、経済的な施工を行なうことができないた
め、一般に開削工法が採用されている。

【０００３】しかしながら、前記した開削工法でトンネ
ルを拡幅する方法では、元来分岐・合流部等を構築しよ
うとする場所が交通の要衝となる地点でもあり、地表か
らの開削工事は関連する諸工事と共に路面交通に著しい
支障を来すことになる。しかも交通上の支障に加えて地
上から拡幅部の構築箇所にかけてトンネル一般部及び拡
幅部の全幅の地盤を掘削することになるため、掘削土
砂、埋戻土砂等が多大になり、さらに土捨て場や多数の
ダンプトラックの通行による環境上の問題を生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
問題点を解消するためになされたもので、地上の占有領
域を小さくして工事期間中の路面交通等への影響を少な
くすることができるとともに、掘削土砂、埋戻し土砂等
を減少して経済的な施工を行なうことができ、さらに排
出土砂の減少にともなって、土捨て場やダンプトラック
による環境問題をも解消することのできるトンネルの拡
幅工法を提供することが目的である。

【０００５】また、本発明は交通や環境上の問題を克服
するだけでなく、工法自体も簡素化でき、なによりもビ
ルなどの構築物が近接していて施工域に制約があり、こ
れらに対して土留を十分に施こしてから効率的な地下ト
ンネルの拡幅工法を提供する目的もある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の地下トンネルの
拡幅工法は、前記の目的にもとづいてなされたものであ
り、その工法は既設のトンネルの進路に並行して地表か
ら地中連続壁を構築する工程と、トンネルの前記地中連
続壁側からこのトンネルの進行方向とクロスしてその上
部および下部の上下二段のパイプループを架設・推進し
てそれらの先端をそれぞれ前記連続壁に貫通させる工程
と、これらパイプルーフと前記連続壁に囲まれた地盤を
掘削撤去し、それによって、生じた空間にトンネルの拡
幅部を構築する工程を包含する。

【０００７】上記上下二段のパイプルーフを架設・推進
する方法としては、トンネル内を仮設支保工により補強
してから、ジャッキによってパイプを継ぎ足しながら連
続打設していく場合と、トンネル内を公知のシールド機
で掘進しながら後方にヒューム管又はセグメント等の接
続管によりパイプルーフを施工する場合等がある。

【０００８】

【作用】既設のトンネルと並行に地中連続壁を構築して
土留施工と共に、前記トンネル拡幅のための支保をし
て、地上における作業領域を少なくし、前記トンネルの
地中連続壁側の上部と下部とをパイルルーフによって地
下連続壁に架設・推進することによりトンネル拡幅部の
地盤を安定させ、安全かつ強固な地下トンネルの拡幅を
行なう。

【０００９】

【実施例】以下に本発明工法の実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

【００１０】本発明の工法の一例を図１と図２により説
明すると、まずシールド工法等によって構築した既設の
地下トンネル２に沿って、これの側方に地表１から垂直
に地中連続壁３を構築する。これには例えばアースドリ
ル工法等により穿孔してコンクリート柱を打込むか、削
孔中に鉄筋かごを建込むか、あるいは現場土砂をコンク
リートと練り込む等の公知の工法を用い、トンネルに沿
って連続的に行う。また、地中におけるトンネル２と前
記連続壁３との間隙は拡幅によって拡張するトンネルの
拡幅部分にほぼ等しいかまたは若干大きいものとする。
この連続壁３は土留壁として作用し、パイルルーフの支
保材に役立つ。

【００１１】次に、シールドトンネル内部に、例えば支
保工のような補強材６を仮設してトンネル部分の補強を
行ないパイプルーフの推進基地とする。前記連続壁に向
き合う側のトンネルの上部および下部に相当する位置か
ら前記連続壁に向って、トンネルの上部４Ａから斜上方
およびトンネルの下部４Ｂから斜下方にパイプルーフ５
Ａ，５Ｂを推進させる。この場合、パイプルーフ５Ａ，
５Ｂはトンネルのセグメント等の覆工壁を穿孔したとこ
ろから土砂に推進し、パイプは連結して継合しながら進
み、最終的に特殊なコンクリート（例えばファイバー混
入コンクリート）でできた地中連続壁３を図の８Ａと８
Ｂの箇所で逐次突き破って貫通し、架設していく。さら
に、前記トンネル上部４Ａと下部４Ｂ間の覆工壁を撤去
してトンネルと地中連続壁のパイプループ５Ａ，５Ｂに
囲まれた地盤を掘削除去する。このようにして、図２に
示すように、既設トンネルと拡幅部とを結ぶ空間部７に
鉄筋及び型枠（図示せず）を配置して新設トンネルの拡
幅部を既設トンネルに沿って構築していく。

【００１２】また、本発明である別の工法の一例を図３
乃至図７によって説明する。

【００１３】図３乃至図５は、パイプ推進施工のために
坑口付近を事前に地盤（土砂・岩壁）改良又はＨ型鋼な
どで坑口補強等のトンネル覆工部に予め口元設備を取付
けた各態様を示すものである。

【００１４】この中、図３の態様は、反力壁１７上に設
置された掘削機１６を坑口１８すなわち発進口からシー
ルドトンネル外部に向けて掘削を開始するに当り、発進
口付近の外部地盤を凍結したものである。この場合のフ
リージングは、トンネルから地盤内にフリーザを作用さ
せる等の公知の工法を用いて行うことができ、これによ
り斜線で示した凍結部分１９を外部地盤の発進口近傍に
生成させる。ついで、発進口１８に、後述する図７で示
すような坑口補強材や坑口リング、パッキング貧配合モ
ルタルなどのエントランスを取付ける。こうすることに
より発進口からシールド外被のセグメント２０を開口し
て掘削を開始しても泥状の土砂、水等のシールドトンネ
ル内への侵入が防止できる。さらに、上記トンネル上部
４Ａと下部４Ｂにおけるセグメントを撤去して、ここに
開口し、上記エントランスに当接していた上掘削機１６
により掘進を開始する。なお、この掘削機は公知のカッ
タによることも、水ジェットによって掘進することも可
能である。

【００１５】図４の態様坑口付近の地盤を改良する代わ
りに、トンネルの４Ａ（４Ｂ）部分に予め前記貧配合モ
ルタルに代えて変形内側セグメントよりなる環状内向突
起部材２１を設け、トンネル４Ａ（４Ｂ）部分の地盤側
に掘削機１６によって掘削可能な強化プラスチック板２
２を介して内部空間に発泡スチロールまたは硬貨フォー
ムで作られた充填材２３を充填し、前記エントランスを
取付ける。これらの強化プラスチック２２、充填材２３
及びエントランスは、掘削機１６が発進口に達するまで
地盤から土砂、水等の侵入を防止する。この状態から発
進口部の内側セグメントを開口して掘削機１６による掘
進を開始する。

【００１６】図５の態様においては、予め４Ａ（４Ｂ）
部分のセグメント２０外部に薬液を注入するか、高強度
コンクリートを入れたバッグ付きセグメント２４を設置
して地盤改良しておくものである。この状態から、前記
発進口部のセグメントを開口し、水ジェットなどによっ
て掘削機１６による掘削を開始する。

【００１７】これらの態様において、図４の態様は外部
地盤が含水土質であり、比較的簡単にシールドトンネル
内から凍結させることができる場合に好適であり、また
図５および図６の態様は、掘削する地盤が図４の態様の
ようには地盤改良できない場合に好適である。

【００１８】パイプルーフを構築する場合、パイプ間の
間隙の設定は極めて重要である。坑口リング１２はシー
ルドトンネルの覆工部としての外被を構成するセグメン
ト２０の各部分に設置可能であるので、千鳥模様で配列
されるセグメント２０のトンネル軸方向における上、下
部４Ａ（４Ｂ）に一列に配置することができる。

【００１９】図６は、セグメントにおける坑口リング１
２の配列の一例を示す斜視図であり、この例では坑口リ
ング１２の径にもよるが、該径が１５０ｃｍ程度でパイ
プ間の間隔は３０〜５０ｃｍに規定することができる。
またこの例では坑口リング１２が各段のセグメント２０
の１個宛に４Ａ（４Ｂ）部分に一列に配列された態様を
示す。

【００２０】図７は、図３、図４又は図５の状態から坑
口１８を突き抜けて掘削機１６がトンネルの上部４Ａま
たは下部４Ｂから羽先を地盤方向に掘進した状態を示
す。この状態で、坑口１８のトンネル内軸方向には、Ｈ
型鋼からなる坑口補強材１０をトンネル内側に設置し、
坑口補強材１０の枠内に地盤と接続する貧配合モルタル
１５によって地盤のトンネル内への水の侵出を防止す
る。また、上記貧配合モルタル１５と鋼製坑口蓋１１と
の外周内方には坑口１８となる坑口リング１２を固定
し、さらに掘削機の掘進時において坑口からの地下水、
土砂等の侵入を防止するための環状止水パッキング１３
をネジ止め等の手段により坑口リング１２に取付ける。
また、このパッキング１３がこの坑口１８を通して水圧
等でリング内に入り込むのを防止するためにめくれ防止
兼用の坑口押え板１４を掘削機１６の外径に合わせて坑
口リング１２に固定する。

【００２１】上記構造からなる坑口部に掘削機を掘進す
るには、掘削機１６の先端が坑口１８に接触している状
態では掘削機そのものが反力壁１１を反力としてトンネ
ルの上部４Ａまたは４Ｂの箇所で地盤のトンネル内への
噴入を防止しているが、上記坑口蓋１１や貧配合モルタ
ル１５への掘進を開示すると掘進力によって地盤のトン
ネル内への崩壊は防止でき、掘削機１６の周囲からの防
水を施しながらそのまま地盤を掘削していくことにな
る。

【００２２】ここで、掘削機１６によるパイプルーフの
施工手順を説明すると、まず前記坑口補強材１０を取付
け、予め坑口に取付けていた前記鋼製蓋１１を取外し、
前記坑口に環状止水パッキング１３を取付ける。つい
で、掘削機１６の反力壁１７を備える。こうしておい
て、掘削機１６を坑口より推進していき、前記坑口押え
板１４を掘削機にスライドして締付ける。

【００２３】このようにして坑口１８を通して掘削機１
６が進行するに従い所定の長さのパイプを適当な手段例
えばパイプのフランジ部分をボルト／ナット法で接続す
るなどジョイントして行き連続壁に到達させることがで
きる。この工程を各セグメントにある坑口リング１２か
ら同様な手段で繰返してパイプ間の間隔が３０〜５０ｃ
ｍのパイプルーフを構築することができる。このパイプ
ルーフは直線状の構造を持つものであってもよいが、曲
線掘削機を使用して円弧状のパイプルーフを構築するこ
ともできる。掘削機はパイプルーフが連続壁を貫通した
状態で作業を中止し、解体してパイプルーフから引戻
す。

【００２４】前記の操作をトンネルの４Ａおよび４Ｂの
部分で実施して二本のパイプルーフ５Ａおよび５Ｂを構
築した後、図２で示したと同様にしてトンネル２の４Ａ
および４Ｂ個所の間のセグメント２０を取外し、パイプ
ルーフ５Ａおよび５Ｂと連続壁３とで囲まれた部分９の
土砂を掘削撤去して斜線で示した拡幅部分を含むトンネ
ルの本構造８を構築することができる。

【００２５】以上のようにトンネルの一定区間に亘り、
その幅を拡張することができ、地中の道路だけでなく地
中の水路、下水管、鉄道等の構造物の拡張工事にも本発
明方法を利用することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明工法による地下トンネルの拡幅工
法では、地上の狭い部分に地中連続壁の構築のための工
事を実施する以外には何等地上でも作業は必要とせず殆
どすべての作業を地下トンネル内で実施することができ
る。したがって路面交通等に殆ど悪影響を及ぼさないで
作業が可能であり、また地中のパイプルーフで支持され
る地盤を地表から開削する必要がないので排出土砂、埋
戻土砂等を減じて経済的な施工を可能にするとともに、
土捨て場や多数のダンプトラックの通行による環境問題
をも解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により道路直下に設けたトンネルを
拡幅する工事の状況を示す概略断面説明図である。

【図２】図１に続いてトンネルに拡幅した拡幅部を構築
した状態を示す概略断面説明図である。

【図３】本発明方法によるパイプルーフ用パイプ推進の
施工直前の一態様を示す説明図である。

【図４】図３とは別なパイプルーフ用パイプ推進の施工
態様を示す説明図である。

【図５】図４とは更に別なパイプルーフ用パイプ推進の
施工態様を示す説明図である。

【図６】本発明方法におけるシールドセグメント上にお
ける坑口リングから一部パイプルーフを掘削した配列を
示す概略斜視説明図である。

【図７】図３、図４又は図５から掘削機を坑口に掘削し
てその一部をトンネル部分に掘進した状態の概略断面説
明図である。

【符号の説明】

２ トンネル ３ 地中連続壁 ５Ａ，５Ｂ パイプルーフ １２ 坑口リング １６ 掘削機 ２０ セグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000172813 佐藤工業株式会社 富山県富山市桜木町１番11号 (73)特許権者 000112668 株式会社フジタ 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 (73)特許権者 000140292 株式会社奥村組 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 (73)特許権者 390028015 株式会社地崎工業 東京都港区西新橋２丁目23番１号 (73)特許権者 000146928 株式会社森本組 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 (72)発明者 山本 稔 東京都町田市玉川学園１−15−２ (72)発明者 豊田 敏則 千葉県我孫子市新木野４丁目10−８ (72)発明者 小山 直之 神奈川県鎌倉市山ノ内729 (72)発明者 桐谷 祥治 埼玉県浦和市原山２−33−８ 浦和パー クハイツ５の305 (56)参考文献 特開 昭53−92530（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−343995（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設のトンネルの進路に並行して地表か
   ら地中連続壁を構築する工程と、トンネル側からこのト
   ンネルの延長方向とクロスしてその上部および下部に上
   下二段のパイプルーフを架設推進して各先端をそれぞれ
   前記連続壁に貫通させる工程と、これらパイプルーフと
   前記連続壁とに囲まれた地盤を掘削撤去し、それによっ
   て生じた空間にトンネルの拡幅部を構築する工程とから
   なる地下トンネルの拡幅工法。